操纵杆支架加工工艺规程及钻孔夹具电子教案

机械制造技术基础

课程设计说明书

设计题目：××零件的机械加工工艺规程及

工艺装备设计

设计者：

指导教师：

×年×月×日

操纵杆支架加工工艺规程设计及钻孔夹具设计

[摘要]此次设计是对拨叉零件的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，外形较小，除2-Φ20孔公差要求较严格外，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满足装配性能，根据现场实际，在加工过程中要制定工艺基准，并制定出工艺公差，利用工艺基准来加工后续工序。

[关键词] 操纵杆支架加工工艺专用夹具设计

目录

第一章序言 (4)

第二章零件的分析 (5)

2.1 零件的作用 (5)

2.2 零件的工艺分析 (5)

第三章工艺规程设计 (6)

3.1 确定毛坯制造形式 (6)

3.2 选择定位基准 (6)

3.3 选择加工方法 (6)

3.5 制订工艺路线 (7)

3.6 确定加工余量及毛坯尺寸 (8)

3.7 工序设计 (9)

3.8 确定切削用量和基本时间 (10)

第四章夹具设计 (13)

4.1 接受设计任务、明确加工要求 (13)

4.2 确定定位方案、选择定位原件 (13)

4.3 确定加紧方案、设计夹紧机构 (14)

4.4 确定导向方案和导向元件 (14)

4.5 夹具体设计 (15)

4.6 夹具精度分析 (15)

4.7 绘制夹具装配图，标注有关尺寸和技术要求 (15)

结论 (17)

第一章序言

机械制造工艺学课程设计是我们融会大学所学的《机械制造工艺学》、《机械制造装备设计》等知识后，将理论与实践相结合对专业知识的综合运用训练，并且为我们以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。通过机械制造工艺学课程设计，应该得到下述各方面锻炼：

1、能熟练的运用机械制造工艺学的基本理论和夹具设计原理的知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及合理制订工艺规程等问题的方法，培养分析问题和解决问题的能力。

2、通过对零件某道工序的夹具设计，学会工艺装备设计的一般方法。通过亲手设计夹具（或量具）的训练，提高结构设计的能力。

3、课程设计过程也是理论联系实际的过程，并学会使用手册、查询相关资料等，增强我们解决工程实际问题的独立工作能力。

第二章零件的分析

2.1 零件的作用

题目所给定的零件是汽车换挡部分的操纵杆支架，它的主要作用是固定操纵杆，使其在行驶过程中牢固可靠。零件上的3-Φ11孔用螺栓固定在底座上，操纵杆用Φ20的定位销固定在支架上，并且在换挡时依靠利用36槽轨迹不会引起偏差。

2.2 零件的工艺分析

操纵杆支架共有4组加工表面，分析如下：

（1）2-Φ20孔，

（2）支架底面

（3）36槽

（4）3-Φ11孔

此零件外形较小，图中除2-Φ20孔，公差要求较严格外，其它加工面公差要求较低，并且无位置度要求，但是为了满足装配性能，根据现场实际，在加工过程中要制定工艺基准，并制定出工艺公差，利用工艺基准来加工后续工序。

第三章工艺规程设计

3.1 确定毛坯制造形式

零件的轮廓尺寸不大，故可采用精铸件，这从提高生产率、保证加工精度上考虑也是应该的。

3.2 选择定位基准

定位基准的选择是工艺规程制订中的重要工作，它是工艺路线是否正确合理的前提。正确与合理的选择定位基准，可以确保加工质量，缩短工艺过程，简化工艺装备结构与种类、提高生产率。

（1）粗基准的选择：

对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对于有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做粗基准。因为铣底面时要保证54±0.5，所以以2-R20外圆表面为粗基准。

（2）精基准的选择：

精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。精基准选择为底面及3-Φ11孔。

3.3 选择加工方法

3.3.1 平面的加工

平面的加工方法很多，有车、刨、铣、磨、拉等。对于本支架，底端面的粗糙度要求Ra25um，精度要求较低。故选择端铣加工方式。

3.3.2 孔的加工

孔的加工方式有钻、扩、镗、拉、磨等。对于本支架，3-Φ11的孔为工艺孔，所以选用钻床加工的方式。2-Φ11的孔，由于精度要求较为严格，因此选用立式铣床钻铣加工。

3.3.3 槽的加工

槽的加工方式有铣、磨、电火花等。对于本支架，考虑到经济性的要求，选用铣床加工。

3.4 制订工艺路线

制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

1）工艺路线方案一

工序Ⅰ钻铣2-Φ20孔。

工序Ⅱ粗精铣底面A。

工序Ⅲ钻底面3-Φ11孔。

工序Ⅳ铣36槽。

工序Ⅴ检查

（2）工艺路线方案二

工序Ⅰ粗精铣底面A。

工序Ⅱ钻底面3-Φ11孔。

工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。

工序Ⅳ铣36槽。

工序Ⅴ检查

（3）工艺路线方案三

工序Ⅰ粗精铣底面A。

工序Ⅱ铣36槽。

工序Ⅲ钻铣2-Φ20孔。

工序Ⅳ钻底面3-Φ11孔。

工序Ⅴ检查

上述三个工艺方案的特点在于：方案一是先加工出2-Φ20孔，再以其为基准，

加工出底面，而后以底面为基准，加工底面3-Φ11孔及36槽。方案二是先加工出底面，再以底面为基准，加工出底面3-Φ11孔，2-Φ20孔及36槽，这种方案基准统一。方案三是先加工出底面，再以底面为基准，加工出36槽及2-Φ20孔，最后以36槽与Φ20做定位基准加工3-Φ11孔。三种方案相比较，可以看出，方案一中，先以毛坯底面为粗基准，加工出2-Φ20孔，再以2-Φ20孔为基准加工底面，而后又以底面为基准，加工另外两组尺寸，由于中间变换了定位基准，不利于基准统一原则。方案二，先加工出底面，后续加工都已底面定位，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。而方案三也存在与方案一同样的弊端。因此，我们选用方案二做为操纵杆支架的加工路线：

工序Ⅰ以两个R20外毛坯面做为粗基准，粗精铣底面A。选用X53立式铣床及专用夹具加工。

工序Ⅱ以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-Φ11孔，其中2个孔做为后续工艺定位孔，按工艺尺寸加工。选用Z3040钻床及专用钻模。

工序Ⅲ以一面两销定位，钻铣2-Φ20孔。选用X53立式铣床及专用夹具加工。

工序Ⅳ以底面及2-Φ11孔，一面两销定位，加工36槽。选用X63卧式铣床及专用夹具加工。

工序Ⅴ终检。

3.5 确定加工余量及毛坯尺寸

“操纵杆支架”零件材料为灰铸铁，硬度HB163-229HBW[2]，生产类型为大批生产，采用精铸件毛坯。

根据上述资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）底面（A面）

根据《金属机械加工工艺人员手册》表5-5[9]，铸件最大尺寸≦120，确定底面毛坯机械加工余量为3mm。粗精铣一次加工完成到尺寸。

（2）3-Φ11

为工艺孔，加工时按工艺尺寸加工，直接在零件上钻铰完成。

（3）36槽

根据手册表5-5，确定毛坯余量3mm。粗精铣一次完成。

（4）2-Φ20孔

根据手册表5-58，先用钻头钻孔至Φ19，再用Φ20镗刀加工。

3.6 工序设计

3.6.1 选择加工设备

选择加工设备即选择机床类型。由于已经根据零件的形状、精度特点，选择了加工方法，因此机床的类型也随之确定。至于机床的型号，主要取决于现场的设备情况。若零件加工余量较大，加工材料又较硬，有必要校验机床功率。初步选择各工序机床如下：

1）工序Ⅰ铣底面A：XK7150数控铣床

2）工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔：机床：Z3040钻床

3）工序Ⅲ加工36槽：X63卧式铣床

4）工序Ⅳ钻镗2-Φ20孔：X53立式铣床

3.6.2 选择夹具

对于成批生产的零件，大多采用专用机床家具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，也可部分采用通用家具。本机械加工工艺规程中所有工序均采用了专用机床家具，需专门设计、制造。

3、刀具选择

在操纵杆的加工中，采用了铣、钻、镗、等多种加工方式，与之相对应，初选刀具的情况如下：

1）工序Ⅰ铣底面A：采用成都成量工具有限公司的面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径φ160。刀片材料P/K，型号LZ1282，适用

加工材料为铸铁等。

2）工序Ⅱ加工底面上3-Φ11工艺孔：钻头选取高速钢钻头，直径Φ10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀Φ11H9

3）工序Ⅲ钻镗2-Φ20孔：采用钻镗的形式，先用Φ19高速钢钻头钻出底孔，再用Φ20镗刀精加工。

4） 工序Ⅳ 加工36槽：选用可调式三面刃铣刀，直径Φ120,

刀片767，加工铸铁件。

3.7 确定切削用量和基本时间

工序Ⅰ 铣底面A

（1）加工条件 工件材料：HT200，铸件 加工要求：粗精铣底面A 。 机床：XK7150数控铣床。

刀具：采用成都成量工具有限公司的面铣刀刀柄及立装式立铣刀，刀具直径φ160。刀片材料P/K ，型号LZ1282，适用加工材料为铸铁等。

（2）计算切削用量

毛坯加工余量为3mm 左右，根据《组合机床切削用量计算》表9[11]，Vc 选

60/min m ,0.3/f mm r =。

（3）确定机床主轴转速

1000601000

119/min 3.14160

c c V X n r XD ?=

==?π

按机床说明书，与119r /min 相近的机床转速为95r /min 所以实际切削速度v 47.728r /min = （4）计算切削工时

t 4.2min =

工序Ⅱ 以底面为基准，侧边采用辅助支撑，加工底面上3-Φ11工艺孔。

（1）加工条件

工件材料：HT200，铸件。 加工要求：钻铰3-Φ11孔。

机床：Z3040钻床。

刀具：钻头选取高速钢钻头，直径Φ10.5，铰刀选取高速钢机用铰刀Φ11H9

（2）计算切削用量 ① 先用Φ10.5钻头钻底孔。

根据《组合机床切削用量计算》表1[11]选取f 0.20mm/r =,v 20m /min =

所以1000100020

606/min 3.1410.5

v n r D ?=

==?π

按机床选取n630r/min

=

实际切削速度v20.77 m/min

=

②用Φ11H9铰刀进行铰孔

根据《组合机床切削用量计算》表6,选取f0.5 mm/r

=,v6m/min

=

所以

100010006

173.7/min

3.1411

v

n r

D

?

===

?

π

按机床选取n200r/min

=

实际切削速度v 6.9 m/min

=

（3）计算切削工时

钻削一孔:t 0.72min

=

铰削一孔:t 1.8min

=

总切削时间:0.72x31.8x37.5min

+=

工序Ⅳ以一面两销定位，钻镗2-Φ20孔

（1）加工条件

工件材料：HT250，铸件。

加工要求：钻铣2-Φ20孔。

机床：X53立式铣床。

刀具：采用钻镗的形式，先用Φ19高速钢钻头钻出底孔，再用Φ20镗刀精加工。

先用Φ18钻头钻底孔

根据《组合机床切削用量计算》表9[11]，选取f0.2 mm/r

=,v40m/min

=

所以

1000100040

670/min

3.1419

v

n r

D

?

===

?

π

按机床选取n600r/min

=

实际切削速度v35.796m/min

=

②用Φ20成型镗刀进行镗孔

根据《组合机床切削用量计算》选取f0.15mm/r

=,v70m/min

=

所以

1000100070

581/min

3.1420

v

n r

D

?

===

?

π

按机床选取n600 r/min

=

实际切削速度v37.68 m/min

=

（2）计算切削工时

钻削时间：t 2.3 min

=

铰削时间：t1.2 min

=

总切削时间：t 3.5 min

=

工序Ⅲ以底面及Φ11孔，一面两销定位，加工36槽。

（1）加工条件

工件材料：HT200，铸件。 加工要求：铣36槽。

机床：X63卧式铣床。

刀具：选用可调式三面刃铣刀，直径Φ120,刀片767，加工铸铁件。 （2）计算切削用量

根据《组合机床切削用量计算》表9[11],选取Vc 60m /min =,f 0.2 mm /r = 确定机床转速

1000601000

152.9/min 3.14120

c c V X n r XD ?=

==?π

按机床说明书，与212.3 r/min 相近的机床转速为150 r/min 所以实际切削速度v=56.52 m/min （3）计算切削工时， t=4min

工序Ⅴ 检查,填写加工工艺过程卡和机械加工工序卡（见附表）